普通高等師范院校地理園區設計與建設

蔣 容, 王石英, 張 偉, 朱亞蘭

(四川師范大學 地理與資源科學學院, 四川 成都 610101)

建設創新型國家的戰略目標推動著高校教育教學改革,培養創新人才任重而道遠。實踐教學是培養創新人才不可或缺的重要環節[1]。提高學生的實踐能力和創新精神既是高校教育、教學改革的重要組成部分,也是時代賦予高校的歷史使命。實踐教學基地和實驗室是培養高水平、高素質專業人才的重要場所[2-3]。

2018版普通高等學校地理科學類教學質量國家標準(下簡稱新國標)中,明確要求高校必須有滿足教學需要、相對穩定的實習基地[4]。地理園區是由人工建立起來能夠進行部分地理觀察、實習、練習和實驗的綜合性基地,是地理專業實驗室建設的重要組成部分[5]。地理學又是一個綜合性和實踐性很強的學科,依托地理園區,可以推動實踐教學和創新活動的展開,這對于培養學生動手能力、創新能力和綜合素質至關重要[6]。

現有與地理園區相關的建設主要將對象集中在中學角度[7-9],或者強調地理園在中學地理教學中的應用[10-12],對中學地理園的設計有一定參考,但不利于高校其他地理專業學科及綜合性實踐教學活動的開展。黃偉雄等[5,13]對地理園的建設和管理進行了探討,以觀測、模擬和模型建設為主,對中學地理園的建設有現實意義,但建設內容較單一,對新時代、新國標、新課標背景下的卓越教師和人才培養要求作用有限。結合當前背景下地方師范院校或中學擬建設如地理園、氣象站或綜合實踐基地等實際需求,本文對普通高等師范院校的地理園區設計建設實踐進行探討,提供相關實驗室設計、建設方面的參考。

1 地理園區設計理念

1.1 促進實踐教學,提高人才培養質量

地理園區的建設應與地理實踐教學相結合。設計定位于提供室外實驗場地,與實際工作場景一致。在需要保障學生實習安全,同時野外實習時間和經費有限的條件下,地理園區的建成可明顯改善這一問題,并可以與學生的第二課堂有效結合,不斷促進教師的實驗教學改革。普通高等師范院校還肩負培養卓越教師的重任。新高考背景下地理學科四大核心素養,地理實踐力位列其中。明確要求各中學應該高度重視校內如地理園、氣象觀測站、天象館、天文臺、地理櫥窗、地理實驗室等方面的環境建設[14]。目前許多中學都開設了第二課堂或課外活動,建立了“氣象園”。作為普通高等師范院校地理師范生,必須具備實際的地理要素觀測、統計等能力。這就需要在實習過程中了解各種儀器的原理、結構和使用方法,不斷提高實際動手能力。因此,地理園區的建設既是實驗條件的保障,也對綜合實踐技能培養具有重要意義,為未來走上中學地理教師崗位打下堅實基礎。

1.2 體現地理學科特色

地理學科以研究人地關系為特色,室內基礎實驗和野外實踐實習是地理專業教學計劃中的一個重要組成部分,是地理有別于其他學科的特點所在。地理科學專業中的核心課程地質、地貌、氣象氣候、土壤、植物、生態、水文、測量等實驗實習都需要在室外開展。例如:到實地認識區域地質地貌,觀察不同區域氣象氣候的特點,學習土壤實驗中最基本的有效取土、植物觀察的樣方采集; 還有地球概論中的天文觀測部分,要求學生結合地理環境進行戶外觀測太陽黑子、立桿測影等。這些都需要學生不斷地動手實踐,從單課程的基礎實驗-綜合設計性實驗-部門多學科綜合實習,逐層遞進,更好地促進對理論知識的理解,以形成良好的科學素養和提高創新能力。新國標中對普通高等師范院校地理科學類人才的培養明確要求具備野外實地調查、綜合考察、實驗分析的能力,地理區域綜合分析能力的要求也更高。

1.3 美化校園環境

地理園區場地是學校的一部分,根據園區內地形起伏,集聚山、水、樹、石,與校園自然景觀相互融合,可增加學校的科學氛圍，美化校園。若臨近校園人流量大的區域,還能方便科學普及地理知識,從而也反映出地理教學在學校教學中的地位,擴大社會影響力。

1.4 因地制宜

不同區域在設計建設地理園區時可能受到校園整體地貌和場地面積限制,宜因地制宜,突出地理學科特色和重點,不必追求面面俱到。尤其普通高等師范院校設計時應充分平衡地理實驗學科,盡量提供采集一手數據的儀器和實驗環境; 而中學設計時可偏重地理科普模型、氣象站等,提高學生學習興趣和觀察實踐能力。至于是否設計天文天象觀測點需綜合考慮,如果有室內場地可選,可將其單獨建設。

總之,結構決定功能。地理園區的設計一定要合理、清晰、規范。應結合地理學科專業特色,充分利用校園場地,發揮實驗教學、科學研究、科普教育和校園文化的功能。我校地理園區設計最終采用天文學上“北斗七星”的設計理念(見圖1),與室內的天文臺、天象廳相呼應。

圖1 四川師范大學地理園區設計圖

2 地理園區的建設內容

為了提高人才培養和展現地理學科特色,建設分期分批進行,一改傳統觀光考察式實驗為動手參與式實驗,從實踐教學的角度,堅持“以學生為中心”的實驗教學理念,以培養學生動手、實踐和創新能力為目的,使地理學專業的學生在實驗操作能力、野外調查能力、綜合分析與應用能力等方面綜合發展,培養富有開拓精神、創新能力和國際競爭力的高素質人才,不斷使地理實驗教學改革與社會需求相適應。因此園區建設內容強調系統性和綜合性,整合部門自然地理實驗,改變單一驗證性實驗的缺陷,將驗證性、綜合性與設計性實驗實習統一。

地理園區建設地點地勢較高,略有起伏,基本保持了原有的耕作土壤和植被。園區北側和西側均臨近校園干道,入口在整個園區西側,南側為體育場。南北長99.66 m,東西寬114.49 m,面積7 316.81 m2。圍欄四周以鋼筋、鐵絲和植物綠籬混合,既堅固又美觀大方。供學生開展地理、資源、環境、景觀、生態、測繪等室外專業實驗、野外實習前期訓練和地理監測、綜合性實驗研究使用,兼有第二課堂和科普教育功能。

園區內除支撐專業下述三大板塊的實驗實習外,還兼備較多綜合功能。例如,入口北側為電子顯示屏區域,正好位于交通要道,方便發布實時氣象信息與地理園區宣傳。入口處為環形講臺,方便教師講解使用,兩側園區內道路外圍為畢業生紀念林,大大增加了園區內植被覆蓋率。櫥窗展示臺用于宣傳地理相關知識和通知預告等,130 m2的器材房為儀器設備的維護和存儲、水電的控制與管理提供了便捷。

2.1 自然地理板塊

本板塊達成的實踐目標要求是:掌握自然地理相關的實驗操作和設計技能,具有基本的野外觀測、實驗室分析模擬方法和空間思維的能力,能運用知識解決科學問題和實踐問題,有開展第二課堂的條件和能力。這是對室內標準巖石觀察識別、天球儀的認識及天文觀測儀器等實驗的補充延伸。支撐地概、氣象氣候、地質地貌、土壤課程的基礎、專業、綜合實驗及開放(見表1)。

表1 自然地理板塊相關實踐

以氣象站建設為例,設計面積25 m*25 m。站內主要安裝兩套氣象數據觀測系統,一是風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降雨等要素的自動數據采集系統,可用于園區內的電子顯示屏實時發布校園氣象信息; 二是涵蓋風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降雨、蒸發、地溫八要素的人工數據采集系統。用于學生實驗實習時親手操作采集數據。既讓學生掌握了測量各氣象要素的操作方法,又加強了理論聯系實踐活動的能力。

2.2 環境板塊

本板塊的能力目標要求:掌握環境方面的觀測、分析和應用技術,具備實際動手和創新能力。內容上細分成三部分:①仿天然河道,用于模擬天然河道從河流上游下切成V型河谷到泥沙淤積成U型河谷并最終注入海洋的地表水循環部分過程; ②人工濕地,仿照成都活水公園實例,模擬水中泥沙的沉降與水質的凈化; ③預留植物樣方區和水土流失試驗區,機動布設場地,便于環境監測。主要用于支撐水文、植物、生態、環境學原理、環境監測、綜合自然地理的實驗和學生科研創新項目等(見表2)。

表2 環境板塊相關實踐

2.3 人文規劃與地信板塊

本板塊注重現代信息技術以及綜合實踐應用,支撐社區測量與制圖、測量學、地圖學、園林規劃設計實驗實習(見表3),培養學生利用現代信息技術采集、分析、處理數據的能力。通過園區內反復的測量、規劃設計與實踐,使學生達到熟練應用水準儀、經緯儀、全站儀、GPS、CORS-RTK等測繪儀器,利用地形圖、遙感影像圖等實地驗證,不斷掌握園林和城市規劃設計及數字測圖的方法與技巧,達到進行計算機專題制圖的目的。

表3 人文規劃與地信板塊相關實踐

3 建設成效

圍繞圖1左A-G的“北斗七星”設計,形成以傅科擺為中心,南北星空亭-太陽歷廣場-圭表,東西太陽歷廣場-傅科擺-環形講臺的軸線,建成涵蓋地理學核心課程的校內室外綜合實驗場地。逐漸形成了“以學生為中心”的實踐能力培養模式,即按照“基礎-專業-綜合-拓展”的實踐教學體系,從“目標-方法-能力”的方式推進人才培養,培養模式見圖2,利用地理園區開展實踐活動,對提升學生能力成效顯著。以人文規劃與地信板塊為例,人文地理與城鄉規劃和地理信息科學專業的學生因平時在地理園區開展了素描、測量、制圖綜合實習,提高了城鄉規劃設計的能力，還獲得四川省大學生測繪技能競賽的“1∶500數字化測圖”一等獎和“三維模型DLG采集與建庫二等獎”。“龍泉典型土壤水土流失監測”“地理園區地形測量”項目就是學生結合學習情況,申請的開放和創新性實驗項目。學生外業采集一手數據的實踐動手能力和解決實際問題的綜合能力都得到了明顯提升。

地理園區建成以來,豐富了校園自然文化景觀,增加了科學氛圍。已有本院地理科學、自然地理與資源環境、人文地理與城鄉規劃、地理信息科學4個國家級、省級特色本科專業每年約360名學生在此實踐; 校內物電、化學學院其他相關專業學生均在此實習; 另外,學院每年承辦的校外省級中學地理骨干教師、國培、西藏培訓教師或一線小學科教教師、幼兒園、小學、中學等校外師生,都能在地理園區參觀學習,這為校外師生能力和素養的提升,提供了高效、科學的學習和交流場所,擴大了社會影響力。在全校范圍的實驗室建設和普通高等師范院校的地理校內實習基地建設,均具有一定的引領作用。

圖2 地理園區“以學生為中心”的實踐能力培養模式

地理園區的設計建設內容千差萬別,既沒有規范可循,又無定式可照搬。本文為新形勢下實習時間短、實習經費緊張、野外安全等問題提供了一個解決方案,從而打開地理實驗室建設的新思路。也為改善實驗教學手段、服務社會,提高本科生的實踐動手能力和創新型人才提供有力支撐。